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2.1 Un horno esta encerrado por paredes hechas ( de adentro hacia afuera)
de 8 plg de ladrillo refractario de caolin, 6 plg de ladrillo de caolin aislante,
y 7 plg de ladrillo de arcilla refractarla.
¿ Cual es la perdida de calor por pie cruadrado de pared cuando el
interior del horno se mantiene a 2200°F y el exterior a 200°F?
Datos
T1= 2200 °F
T4= 200 °F
L1= 8 plg
L2= 6 plg
L3= 7 plg
Primera iteracion
Suponer t2 y t
t2= 1800 °F
t3= 800 °F
t1+t2 para k1 2000
k2 1300
k3 500
k1 a 2000°F= 2000 0.1505 Btu/h ft2 °F/fLadrillo refractario de caolin
k2 a 1300 °F= 1300 0.1846 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de caolin aislante
k3 a 500°F= 500 0.6368 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de arcilla refractar 1112 °F 0.
q=DT/(R1+R2+R3)=(T1-T4)/(L1/k1+L2/k2+L3/k3) 248.316345 Btu/h ft
R1= 4.42968 q=(T1-T2)/(L1/k1)
R2= 2.708584181 T2=T1-q*(L1/k1)= 1100.04 °F
R3= 0.915979247 q=(T3-T4)/(L3/k3)
T3=T4+q*(L3/k3)= 427.45 °F
Segunda iteracion
Suponer t2 y t
t2= 1100.04 °F
t3= 427.45 °F
t1+t2 para k1 1650.
k2 763.
k3 313.
k1 a 2000°F= 1650.01917 0.128626198 Btu/h ft2 °F/fLadrillo refractario de caolin
k2 a 1300 °F= 763.7454797 0.1342 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de caolin aislante
k3 a 500°F= 313.7263092 0.5345 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de arcilla refractar 1112 °F
K1 K2 K
8 plg (^) 6 plg 7 plg
T1= 2200 °F
T4= 200 °F
T2 T
q=DT/(R1+R2+R3)=(T1-T4)/(L1/k1+L2/k2+L3/k3) 199.985949 Btu/h ft
R1= 5.18298 q=(T1-T2)/(L1/k1)
R2= 3.72630 T2=T1-q*(L1/k1)= 1163.48 °F
R3= 1.09142 q=(T3-T4)/(L3/k3)
T3=T4+q*(L3/k3)= 418.27 °F
000 1500 2000 2500 3000
E-11 x³ − 3.72513717421122E-07 x² + 0.000821102537723 x + 0.
f(x) = 9.4017094017094E-05 x + 0. R² = 1
2.2 La pared de un horno consiste en una serie de 7 plg de ladrillo
refractario de caolin, 6 plg de ladrillo de caolin aislante, y suficiente ladrillo de
arcilla refractaria para reducir las perdidas de calor a 100 Btu/h (pie2)
cuando las temperaturas del inteiror y del exterior son de 1500°F y 100°F
respectivamente. ¿Qué grosor de ladrillo de arcilla refrectaria debera usarse?
Si se deja una faja de aire de 1/8 plg de grueso entre el ladrillo aislante y el
ladrillo de arcilla refractaria sin que este afecte su suporte estructural,
¿Qué grosor de ladrillo aislante se requerira?
Datos
T1= 1500 °F
T4= 100 °F
q= 100 Btu/h ft
L1= 7 plg 0.58333333 ft
L2= 6 plg 0.5 ft
L3= plg ft
Primera iteracion
Suponer t2 y t
t2= 1000 °F
t3= 400 °F
t1+t2 para k1 1250
k2 700
k3 250
T °F
k1 a= 1250 0.103625 Btu/h ft2 °F/fLadrillo refractario de caolin
k2 a= 700 0.1282 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de caolin aislante
k3 a= 250 0.4946 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de arcilla refractaria
q=DT/(R1+R2+R3)=(T1-T4)/(L1/k1+L2/k2+L3/k3) 100 Btu/h ft
q*(R1+R2+R3)=DT
R1+R2+R3=DT/q R1= 5.62927 5.
R3=DT-R1-R2/q R2= 3.9005201055 3.
L3/k3=(T1-T4)-(L1/k1+L2/k2)/q R3= 4.470207679 4.
L3=(k3)((T1-T4)/q)-L1/k1-L2/k2)
L3= 2.2108503 26.
q 100
Segunda iteracion
Suponer t2 y t
t2= 937.07 °F
K1 K
7 plg (^) 6 plg
T1= 1500 °F
T
Suponer t2 y t
t2= 924.26 °F
t3= 544.51 °F
t1+t2 para k1 1212.
k2 734.
k3 322.
T °F
k1 a= 1212.12816 0.10125801 Btu/h ft2 °F/fLadrillo refractario de caolin
k2 a= 734.381811 0.1314 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de caolin aislante
k3 a= 322.253648 0.5396 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de arcilla refractaria
q=DT/(R1+R2+R3)=(T1-T4)/(L1/k1+L2/k2+L3/k3) 100 Btu/h ft
q*(R1+R2+R3)=DT
R1+R2+R3=DT/q R1= 5.76086 5.
R3=DT-R1-R2/q R2= 3.8045811628 3.
L3/k3=(T1-T4)-(L1/k1+L2/k2)/q R3= 4.4345577255 4.
L3=(k3)((T1-T4)/q)-L1/k1-L2/k2)
L3= 2.39295318 28.
q 100
Si se deja una faja de aire de 1/8 plg de grueso entre el ladrillo aislante y el
ladrillo de arcilla refractaria sin que este afecte su suporte estructural,
¿Qué grosor de ladrillo aislante se requerira?
Datos
T1= 1500 °F
T5= 100 °F
q= 100 Btu/h ft
L1= 7 plg 0.58333333 ft
L2= 0 plg 0 ft
L3aire= 0.125 plg 0.01041667 ft
L4= 29.0372873 plg 2.41977395 ft
K
7 plg
T1= 1500 °F
Primera iteracion
Considerando las temperaturas del anterior problema Suponer t
t2= 1200.00 °F
t3= 926.18 °F
t4= 547.80 °F
t1+t2 para k1 1350
k2 1063.
k3 736.
kaire 323.
T °F
k1 a= 1350 0.109875 Btu/h ft2 °F/fLadrillo refractario de caolin
k2 a= 1063.09178 0.1623 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de caolin aislante
k3 a= 736.991916 0.5406 Btu/h ft2 °F/fLadrillo de arcilla refractaria
k4 a= 323.90014 0.02630441 Btu/h ft2 °F/faire
q=DT/(R1+R3+R4)=(T1-T5)/(L1/k1+L3/k3+L4/k4) 100 Btu/h ft
L2= 0.61989674 7.
q=(T1-T2)/(L1/k1)
T2=T1-q*(L1/k1)= 969.09 °F
q=(T3-T4)/(L3/k3)
T3=T4+q*(L3/k3)= 587.21 °F
q=(T4-T5)/(L4/k4)
T4=T5+q*(L4/k4)= 547.61 °F
q=(T1-T2)/(L1/k1)
T2=T1-q*(L1/k1)= 926.18 °F
q=(T3-T4)/(L3/k3)
T3=T4+q*(L3/k3)= 547.80 °F
q=(T1-T2)/(L1/k1)
T2=T1-q*(L1/k1)= 924.26 °F
q=(T3-T4)/(L3/k3)
T3=T4+q*(L3/k3)= 544.51 °F
q=(T1-T2)/(L1/k1) T2=T1-q(L1/k1)= 923.91 °F q=(T3-T4)/(L3/k3) T3=T4+q(L3/k3)= 543.46 °F
Ladrillo refractario de caolin
K1 K2 K
7 plg (^) 6 plg x plg
T5= 100°F
T2 T
A i r e 1 / 8 p l g
1
f R
f
1500 2000 2500 3000
3717421122E-07 x² + 0.000821102537723 x + 0.
4017094E-05 x + 0.
- f(x) = 6.25142889803378E-11 x³ − 3.72513717421122E-07 x² + 0.000821102537723 x + 0.
- R² =
- f(x) = 9.4017094017094E-05 x + 0.
- R² =
- f(x) = 6.25E-05 x + 0.
4124371286
2500 3000
K1 K2 K3=0.
T4= 200 °F
T2=1500°
F
T3=600°F
2.4 Un tubo de 6 plg de IPS se cubre con tres resistencias en serie formadas
del interior al exterior de 1/2 plg de kapok, 1 plg de lana mineral y 1/2 plg de
magnesita molida aplicada como enjarre. Si la superficie inteior se mantiene
a 500°F y la exterior 100°F, ¿Cuál es la perdida de calor por pie cuadrado de
superficie externa del tubo?
Nota: las k son obtenida del apendice de kern
Datos:
Tubo 6 plg IPS(diamet nominal) D1= 6.065 plg
DE= 6.625 plg D2= 6.625 plg
DI= 6.065 plg D3= 7.625 plg
kapok 0.5 plg espesor D4= 9.625 plg
lana mineral 1 plg espesor D5= 10.625 plg
magnesita mo 0.5 plg espesor K1= 26 Btu/h ft2 °F/ft
T1= 500 °F K2= 0.02 Btu/h ft2 °F/ft
T5= 100 °F K3= 0.0225 Btu/h ft2 °F/ft
q=? Btu/h ft2 K4= 0.35 Btu/h ft2 °F/ft
R1=(2.3/2pik1)*log(D2/D1)= 0.00054 0.0192 q= 142.41 Btu/h ft lineal
R2=(2.3/2pik2)*log(D3/D2)= 1.11745703 39.7856 un ft lineal cuantos ft2 tiene?
R3=(2.3/2pik3)log(D4/D3)= 1.64580007 58.5966 A=piD5*L
R4=(2.3/2pik4)log(D5/D4)= 0.04489744 1.5985 A/L=piD5= 2.781625 ft2/ft lineal
2.80869455 q/(A/L)= 51.1984602 Btu/h ft
q=(T1-T2)/R
T2= 499.92 °F
q=(T2-T3)/R
T3= 340.780545 °F
q=(T3-T4)/R4 O q=(T4-T5)/R
T4= 106.394065 °F
